风电机组电气与机械联合仿真研究

本文基于GH Bladed软件建立风电机组电气与机械联合仿真平台,通过主控及发电系统自定义模型,与Bladed内置模型进行正确交互,针对电网电压故障的故障程度、故障类型、穿越策略等因素,分析风电机组电气与机械相互作用机理与特性。以上因素均能通过直接影响发电机电磁暂态过渡过程对结构载荷产生影响,并且不同故障因素对机组部件载荷的影响具有其规律性。

风电场升压站工程电气设备安装质量控制思路构建研究

风电场作为一种清洁能源的重要来源,在建设与发展中,升压站作为连接风力发电机和电网的关键设施,其电气设备的安装质量直接关系到风电场运行的安全稳定性和电能传输效率。由于电气设备安装涉及复杂的工程流程和技术要求,施工过程中存在诸多挑战和风险,如设备安装不规范、接线不牢固等问题可能导致设备损坏甚至事故发生,严重影响风电场的运行效率和安全性。本文通过研究如何建立有效的电气设备安装质量控制思路,提出在质量控制中可以采取的方法,以此来保障风电场升压站工程的顺利进行。

结合知识图谱与大语言模型的风电装备智能问答系统

本研究开发了一套专为风电业务人员设计的智能问答系统,该系统融合了结构化知识图谱和经过微调的先进大模型技术,提供高效且准确的信息检索服务,以促进决策效率的提升和企业效益的增长。在深度分析企业风电装备数据的基础上,本文首先采用本体建模、数据处理和知识融合等手段构建了一个风电装备领域知识图谱。随后,本研究采用JointKG-Bert模型对问题进行精确分类和实体识别,并将识别结果填充事先设定的知识库Cypher查询语句模板和大语言模型的Prompt模板,进而实现了知识库的问答与大模型的问答,构筑了一个高效的双轨问答机制。经专家评测表明,问答系统在处理领域问题时知识库问答准确率达到88.7%,经调整的大模型在处理领域问题和非领域问题的准确率分别达到66.2%和91.25%,满足了企业在风电装备信息检索方面的需求。本研究提出的问答系统显著提升了风电行业从业人员的信息获取效率,并为企业提供了一种创新的知识管理和应用解决方案。

“离位”增韧在风电叶片叶根止裂中的应用研究

利用“离位”增韧技术,在沿用现有的风电叶根玻璃纤维轴向织物的原材料的基础上,研制附载聚芳醚酮-甲基吡咯烷酮(PEK-C/NMP)增韧织物试样件,选择PEK-C浓度、PEK-C的用量、附载织物打点面积为影响因素,以冲击后压缩强度为最重要指标,正交设计L9(34)进行工艺优化。结果显示,PEK-C浓度0.2 g/mL、PEK-C的用量为25 g/m^(2)、打点面积25%时为最佳增韧工艺参数;此方案能有效提高试验件冲击后压缩强度CAI性能45.20%,I型层间断裂韧性GIC性能11.23%、II型层间断裂韧性GIIC性能46.37%。通过增韧剂的优化和工艺的不断改进,可以在不改变风电叶片的生产工艺的前提下,能够显著提高玻璃纤维复合材料结构的界面断裂韧性,可有效阻止裂纹扩展,最终提高风电叶片叶根部件疲劳性能。

基于风电场的分布式发电与微电网控制策略研究

通过微电网控制技术,风电场内的分布式发电单元和储能系统可以实现智能调度和协调运行。这样可以优化风电场的能源分配,平衡供需关系,提高能源的灵活性和可调度性。为此,本文研究基于风电场的分布式发电与微电网控制策略。利用非线性递减惯性权重优化粒子群算法,优化风电场中的分布式发电单元的功率输出,实现分布式发电单元调度。建立分布式发电出力约束方程和风电场分布式储能方程,基于此,以最小微电网网损函数为目标,以节点有功功率与无功功率的平衡为约束,对微电网实现控制。实验结果表明,所提方法可有效降低风电场的发电成本。本文方法应用后,微电网网损由10.5MW降低至4.80MW,说明研究方法有理想的优化效果。

Romax刚柔模型对风电齿轮箱行星轮轴承寿命的影响

国内外的工程实践表明,在风机齿轮箱的所有零部件中,行星轮轴承是最薄弱的一环。因此,对轴承进行正确分析计算是保证齿轮箱可靠性的重要手段。该文通过Romax强大的齿轮箱轴承分析功能,利用经典的切片分析方法,考虑轴承内外圈的倾斜,滚子凸度等因素,分别建立刚性与柔性的风电齿轮箱行星轮轴承模型,比较轴承的ISO 281及ISO/TS16281寿命及接触应力结果。研究结果表明,柔性模型比刚性模型的轴承载荷更大,且柔性模型上下风向轴承具有更大的偏载。从单列的最大滚子载荷与应力结果中可以看到,柔性模型改变了列间的受力分布,柔性模型比刚性模型的最大滚子应力大,柔性模型的内外圈出现了更大的倾斜。滚子的承载区刚性模型位于滚子中间位置,而柔性模型向滚子端部偏移。在轴承寿命的结果对比中,柔性模型的最低寿命也仅相当于刚性模型的1/2。相比刚性模型,柔性模型具有更高的准确性,但是齿轮箱开发前期刚性模型的计算也有其不可替代的优势。

浅析海上大容量风电机组安装工程技术

2021年国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》的通知,海上风电的开发与利用将大幅增加。2022年迎来了海上风电平价时代,机组“大容量化”是必然的趋势。主要通过近年来国内大容量海上机组的安装技术进行分析,推选成本、工期等最优的解决方案,可为大容量海上风电机组的安装提供参考和借鉴。

风电机组变桨轴承联接螺栓断裂分析及治理

针对变桨轴承螺栓断裂问题,进行螺栓断裂原因分析及各项螺栓性能测试,得出扭矩系数超标是影响螺栓断裂的主要原因,提出来改进措施,对风电机组的设计及安装维护具有重要的指导意义。

风电关键部件连接螺栓液压拉伸器预紧轴力回弹分析

风力发电机组关键部件的连接螺栓常采用液压拉伸器张拉的方式来预紧,以此来保证螺栓轴力的预紧精度。但是,在张拉前后因为被紧固件结构刚度的变化会造成螺栓有回弹的现象,轴力有所下降。为此建立了液压拉伸器张拉螺栓整个流程的仿真分析方法,模拟了拉伸螺栓、拧紧螺母以及撤离拉伸器的过程,分析了拉伸-预紧-回弹过程中螺栓轴向应力的变化,并考虑了接触面粗糙度对螺栓回弹的影响。通过某型号变桨轴承轮毂侧连接螺栓的仿真分析发现,预紧螺栓时螺栓内部轴向应力先逐渐增大,拧紧螺母期间保持不变,卸载拉伸器拉伸力时变小,发生回弹现象;并与实测结果对比,仿真分析方法计算的回弹系数为1.142,实测为1.128,相对误差仅为1.24%,验证了该仿真方法的准确性,从而量化了针对不同模型的螺栓预紧力下降的数值,进一步提高了液压拉伸器张拉螺栓的精度。另外,该仿真方法收敛性好,可以帮助行业摆脱繁重的测试标定工作,依靠简单的数值仿真分析制定一系列诸如螺栓回弹系数等数据库。

风电机组钢塔筒门框式门洞的筒壁应力计算方法研究与应用

风电机组钢塔筒门框式门洞是塔筒结构的相对复杂与薄弱区域,对该处筒壁进行合理的应力计算是钢塔筒设计和评估的重要内容。鉴于此,针对钢塔筒门框式门洞筒壁的应力计算要求,采用有限元分析软件ANSYS对钢塔筒门框式门洞筒壁应力进行了计算,并对比了不同计算方法下的应力,最后提出了针对钢塔筒门框式门洞筒壁应力计算的一种简便替代方法。

风电铸件检验方法与技术综述及其在球墨铸铁材料上的应用

风电铸件作为风力发电机组的核心组成部分,其质量对机组的性能和可靠性具有重要影响,而球墨铸铁以其卓越的机械性能逐渐成为风电领域的重要材料。为了探讨风电铸件检验方法及其在球墨铸铁材料上的应用,首先分析了风电铸件质量控制的关键要素,包括尺寸、外观和金属组织等方面。随后,研究探讨了不同铸件检验技术在风电铸件检验中的应用,涉及尺寸检验、表面质量检验、无损检测技术,如超声波、X射线和磁粉检测等方法。此外,本研究还重点关注了风电铸件在球墨铸铁材料上的实践,探讨了球墨铸铁材料的特殊性质,考察了球墨铸铁材料在风电领域关键部件如轮毂、主轴、轴承座上的应用,以供相关人员借鉴参考。

风电叶片试验夹具预紧力计算方法研究

夹具是风电叶片在进行全尺寸试验时,安装于叶片截面的最重要试验载荷传递装置,文章对叶片试验过程进行分析,说明了叶片试验夹具预紧力的必要性,提出了各种叶片试验工况下夹具预紧力的计算方法,并分析了夹具预紧力对叶片结构的安全性影响.

风电机组变桨轴承抗疲劳设计研究

为实现大型水平轴风电机组变桨轴承抗疲劳设计,提出基于有限元非线性分析的疲劳强度校核方法。建立变桨轴承的非线性有限元模型,考虑变桨轴承在工作过程中刚度随接触角变化的影响,特别考虑变桨轴承螺栓联接系统的影响,得出轴承主应力与外载荷的非线性关系。通过时序载荷插值得到轴承时序应力,由累积损伤计算获得轴承疲劳寿命分布及最小疲劳寿命位置。并计算分析轴承材料疲劳性能、轴承直径、轴承高度等对轴承最小疲劳寿命的影响。研究表明,该方法在变桨轴承疲劳强度分析及变桨轴承设计方面具有实用价值。

风电机组钢塔筒门框结构尺寸参数的优化

风电机组钢塔筒门框式门洞是塔筒结构强度相对薄弱的区域,与塔筒的结构安全、塔筒重量等紧密相关。为实现减小钢塔筒门框式门洞筒壁的应力集中系数、减轻门框重量等目标,现采用分析软件对钢塔筒门框结构尺寸参数进行了优化设计,并对优化方案进行验证评估,得到了更加经济合理的设计方案。

风电法兰接触界面不平整对螺栓疲劳寿命的影响研究

高强度螺栓在大兆瓦风力发电机组上有着广泛的应用,法兰接触界面不平整会显著影响螺栓的疲劳寿命,引起螺栓断裂。现通过建立变桨轴承法兰接触面平整和局部含有间隙两种情况下的详细三维实体模型,对比分析了螺栓的受载情况,发现接触缝隙会显著增大螺栓的最大拉应力,使疲劳寿命显著下降。最后提出了在接触界面间增加垫片来消除间隙的方法,效果良好。

国内某区域风电场风资源中尺度评估与实际测风数据映射函数

目前世界上有较多的风资源中尺度数据平台,各平台数据与实测数据均有一定误差。本文基于国内某区域风电场实测的风资源数据与中尺度风资源进行对比分析,得到中尺度数据与实测数据的映射函数关系,通过两组数据的三阶函数拟合,得到某区域中尺度风速与实际风速函数映射关系,后期随着数据量增大,可根据拟合函数修正中尺度数据。该区域可使用中尺度数据通过拟合函数推算出当地较为精准的风速。

陆上风电项目前期工作要点探讨

随着各个地方的对陆上风电项目开发建设政策的调整,为高质量开展新能源前期工作,精准高效获取陆上风电项目指标,重点围绕规划调查、资源评估、电网接入分析、风险性因素排查、运输及施工条件分析、经济性预算 6 个要点开展陆上风电项目的前期工作,从而强化项目指标获取,降低指标获取后项目核准建设难度,减少投资风险。

风电机组电控系统防雷有效保护电压水平计算

随着风电场向山地、高原、近海等更容易遭受雷击的区域发展,使得风电机组的雷击风险越来越高,机组的防雷也越来越重要.风电机组电气与控制系统是风电机组重要构成部分,也是最容易遭受雷击破坏的部分.文章分析了防雷系统中有效保护电压水平的构成,特别计算了SPD两端连接导线的感应电压降,通过对SPD连接导线电感的计算,得出了有效保护电压水平与连接导线的关系,发现连接导线的长度对有效保护电压水平有着很大的影响,过长的连接导线,将使得SPD的保护作用大大降低,甚至失去对后端设备的保护作用.文末对系统的防雷提出了一些建议,以便SPD对系统起到更好的保护.

柔塔型风力发电机组的转矩控制器设计

风力发电机组(以下简称风电机组)的转矩控制,需要兼顾发电效率与机组载荷,常采用恒转速-变转速-恒转速策略。针对柔塔型风电机组塔架频率低、在变转速区存在共振点,引起塔架疲劳载荷急剧增加的问题,提出一种分段式变转速策略:将传统的变转速区分解成2个变转速区和1个快速穿越区,在边界区通过及时下拉或上拉电磁转矩,使风轮转速快速上升或下降,实现共振区的快速穿越;动态调整PI转矩输出极限值,实现变转速区与恒转速区之间的平滑切换。建立用于转矩控制器设计的动力学模型,根据模型完成控制器参数设计,并对控制器的稳定性做出校验。通过GH Bladed仿真分析和风电现场测试验证,表明设计出的转矩控制器能在变转速区使机组快速穿越塔架共振区,有效避免塔架共振的发生,且在恒转速区能够较好地稳定转速,确保在不增加风电机组疲劳载荷的同时还有足够的稳定裕度,具有较高的工程应用价值。

曼尼希碱复合丁香酚基有机硅水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究

为提升水性聚氨酯(WPU)的耐水及重防腐能力,本文以曼尼希反应合成曼尼希(Mannich)碱缓蚀剂;以4,4′-(1,1,3,3-四甲基二硅氧-1,3-二丙基)双-2-甲氧基苯酚(EUSi)为扩链剂在WPU分子链中引入Si-O-Si等疏水结构,制备有氢键作用的M/EUSiWPU复合涂层。采用核磁共振氢谱、红外光谱分析、乳液稳定性分析对EUSiWPU、曼尼希碱缓蚀剂及复合乳液进行表征、吸水率测试及电化学测试对复合膜和涂层进行性能分析。实验结果初步表明曼尼希碱及EUSiWPU的合成;加入3%曼尼希碱缓蚀剂的M/EUSiWPU-3粒径分布均匀,乳液稳定性强;复合涂层吸水率随缓蚀剂含量增加而降低,最低为19.60%、低频阻抗增强,比EUSiWPU涂层提高近4个数量级;加入曼尼希碱缓蚀剂使涂层自腐蚀电位正向移动,自腐蚀电流先增大后减小,而M/EUSiWPU-3腐蚀速率最低,为5.25×10^(-6) A/cm^(2);自腐蚀电流密度最小,为2.30×10^(-7)μA/cm~2,保护效率达97.56%。